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功率模塊封裝基板等離子體清洗技術(shù)

文章出處:等離子清洗機(jī)廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時(shí)間:2023-03-01
功率模塊,即IPM(Intelligent Power Module),是一種將電力電子和集成電路技術(shù)結(jié)合的功率驅(qū)動(dòng)器件(Deriver Integrated Circuit,即Driver IC)。由于具有高集成度、高可靠性等優(yōu)勢,功率模塊贏得越來越大的市場,尤其適合于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的變頻器及各種逆變電源,是變頻調(diào)速、冶金機(jī)械、電力牽引、伺服驅(qū)動(dòng)和變頻家電常用的電力電子器件。
等離子體清洗機(jī)

其中,由于功率模塊的工況環(huán)境一般較為苛刻,如高溫、潮濕、高離子濃度等惡劣環(huán)境,且自身發(fā)熱較大,因此需要良好的可靠性設(shè)計(jì)以解決長期使用的壽命問題。

相關(guān)技術(shù)中,在功率模塊的制造過程中,采用的基板通常包括覆銅陶瓷基板(DBC)、引線框架架構(gòu)(CIS)以及絕緣金屬基板(IMS),其制造流程大體相似,包括粘結(jié)輔料印刷、功率器件和晶圓貼裝、回流焊接、藥水清洗或不清洗、等離子體清洗、金屬連接線綁定和環(huán)氧樹脂封裝等步驟。

金屬基板(CIS)以其良好的散熱性能成為功率模塊的主流基板,具體包括:粘結(jié)輔料印刷、功率器件、回流焊接、藥水清洗、等離子體清洗、金屬連接線綁定、引線框架焊接和環(huán)氧樹脂封裝,等離子體清洗設(shè)置在綁定金屬連接線之前,以便解決綁線脫線等不良的問題,然而在此流程中引腳焊接工序采用助焊劑輔助焊接,且不進(jìn)行清洗處理去除助焊劑,而后進(jìn)行環(huán)氧樹脂封裝,因此,引線框架與環(huán)氧樹脂間結(jié)合力變差,封裝體易發(fā)生分層,降低了功率模塊的耐濕熱特性、可靠性和使用壽命。

等離子清洗

等離子體清洗方法,通過采用包括氧氣和氬氣的混合氣體對基板和/或功率器件進(jìn)行等離子體清洗,一方面,氧氣以氧離子的形式與基板上的助焊劑和黏膠等有機(jī)物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),也即氧化有機(jī)物形成揮發(fā)性氣體,同時(shí),氬氣作為惰性氣體轟擊有機(jī)物,以提高其活性,加速離子清洗的效率。

等離子體清洗的腔室包括一組相對設(shè)置的激勵(lì)端和地端,相當(dāng)于一對正負(fù)相對設(shè)置的電極基板,等離子體從激勵(lì)端產(chǎn)生,并在射頻激勵(lì)的作用下向地端做加速運(yùn)動(dòng),因此,基板和/或功率器件靠近激勵(lì)端設(shè)置時(shí),等離子體的濃度最大,主要是氧等離子體對基板和/或功率器件進(jìn)行化學(xué)清洗,而在基板和/或功率器件靠近地端設(shè)置時(shí),氬等離子體的運(yùn)動(dòng)速度接近最大值,也即動(dòng)能接近最大,因此,氬等離子體對基板和/或功率器件的轟擊清洗效果是最明顯的,提高了表面有機(jī)物的活性,利于進(jìn)一步地與氧等離子快速反應(yīng)。

其中,氬等離子體大約去除2~5納米的有機(jī)物,其反應(yīng)公式如下:
Ar+e-→Ar++2e-
氧等離子體的反應(yīng)公式如下:
O2+e-→2O·+e-;O·+Organic(有機(jī)物)→CO2+H2O。

以上資料由深圳等離子清洗機(jī)廠家納恩科技整理編輯,與現(xiàn)有技術(shù)中對基板的清洗技術(shù)對比而言,等離子體清洗取代了液體化學(xué)清洗方法,以避免對基板上的功率器件和電路布線的腐蝕,同樣,取代了激光清洗方法,以減少粉塵的產(chǎn)生和對基板的沾污。

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